【技术实现步骤摘要】
本申请涉及一种燃烧重整催化装置及其方法，属于燃烧电池领域，尤其涉及一种螺旋列管式甲醇重整制氢装置及其运行方法。
技术介绍
1、由于传统化石燃料的使用引发了大量环境问题，为了应对日益严格的相关法规，替代能源已被引入。氢气是一种高效、低排放的替代性能源，但它不是一种自然资源，需要通过各种方式制造产生。
2、甲醇是国内最易实现的氢源载体之一，通过重整的方式在线制备氢气，为燃料电池提供氢源，不仅解决了运输问题，而且在安全和经济方面也具备一定的优势。甲醇燃料制氢的工作方式是：只要不断提供燃料就可以持续稳定地产生氢气。
3、目前，甲醇制氢主要有三种途径，分别是：甲醇重整制氢、甲醇裂解制氢、甲醇部分氧化制氢；其中，甲醇部分氧化技术生成的氢气含量较低，而甲醇裂解技术产生co，继而导致燃料电池的铂电极严重中毒。甲醇重整制氢作为一种可行性较高的技术，具有能量密度高、易存储、来源广泛等优点，成为氢能的优良载体，是甲醇制氢技术中最具有优势和技术最成熟的制氢方法，被认为是最有希望利用在氢燃料电池上的制氢技术之一。甲醇制氢无论在原料、能耗，还是在制氢规模灵活性以及效率上，都具有很强的优势，是未来制氢技术的一个重要发展方向。
技术实现思路
1、根据本申请的一个方面，提供了一种螺旋列管式甲醇重整制氢装置，该装置集成度高，直接使用甲醇水溶液为重整供给来源，对甲醇燃料进行有效处理，形成符合要求的重整氢气，且重整氢气可直接进入燃料电池电堆。
2、所述螺旋列管式甲醇重整制氢装置，包括：
3、气化室，用于通入甲醇水溶液，对其进行气化；
4、燃烧室，用于通入空气、燃烧甲醇和电堆阳极尾气，对所述燃烧甲醇进行雾化、气化，在甲醇的燃烧作用下形成热空气流，在燃烧室的腔内为所述气化室的甲醇水溶液提供气化所需的热量；
5、重整室，用于使重整室内填充的重整催化剂与来自于所述气化室的气化完全的甲醇水溶液发生吸热反应，产生氢气；
6、换热室，用于通入所述燃烧室产生的热空气流，使其与所述重整室的催化剂发生热交换，为重整室的催化反应提供热量；排出燃烧尾气。
7、可选地，所述气化室包括：
8、甲醇水溶液入口，用于注入甲醇水溶液；
9、换热翅片，用于对所述甲醇水溶液进行充分加热，使其气化。
10、可选地，所述气化室还包括散热翅片，用于将所述燃烧室产生的热气中的热量传递到所述气化室。
11、可选地，所述燃烧室包括：
12、燃烧空气入口，用于注入空气；
13、燃烧甲醇入口，用于通入液态的燃烧甲醇；
14、燃烧甲醇气化腔，用于将所述燃烧甲醇由液态转化为气态；
15、电堆阳极尾气入口，与燃料电池电堆的阳极尾气口相连，用于注入电堆阳极尾气；
16、点火塞，用于使所述燃烧甲醇在电堆阳极尾气与空气的混合气体中发生燃烧，产生的热气输出至换热室。
17、可选地，所述燃烧室还包括：测温热电偶，用于实时监测燃烧室内的燃烧温度。
18、可选地，所述燃烧空气入口还包括气泵，用于调节注入空气的流量。
19、可选地，所述燃烧甲醇入口还包括甲醇供料加压泵，用于调节燃烧甲醇的流量。
20、可选地，所述重整室包括：
21、壳体，所述壳体的腔室内填充重整催化剂；所述重整催化剂与通入的气化室的气化完全后的甲醇水溶液发生吸热反应，产生氢气；
22、重整氢气出口，用于排出产生的氢气。
23、可选地，所述壳体的腔室采用螺旋折流板结构，用于对所述重整催化剂进行均匀隔开导向，使进入壳体参与反应的气化甲醇均匀地流经催化剂床层，与催化剂充分反应，产生氢气。本申请通过该结构增加了反应气体的停留时间，同时使气体流向均匀分布。
24、可选地，所述换热室包括：
25、换热列管，用于将所述燃烧室产生的热气中的热量传递到重整室；
26、燃烧尾气腔，用于将所述换热列管里的燃烧尾气汇合；
27、燃烧尾气出口，用于所述燃烧尾气腔内尾气排出。
28、可选地，所述换热列管的管体两端为光滑圆形管；中间部位均匀分布有若干螺旋状凹槽管，呈圆周阵列式。所述螺旋状凹槽管的内凹螺旋状凹槽可以增大管体的换热面积，不仅使流体中心的热量更容易向外传递，还可以使通过换热列管的气体完全产生紊流现象，大幅度提高换热系数，从而增强换热效果。
29、可选地，每个所述螺旋状凹槽管的直径为5～8mm。
30、可选地，所述换热室还包括测温热电偶，用于实时监控换热室尾气腔的温度。
31、可选地，所述换热室的入口端和出口端还分别设有穿孔板。
32、可选地，所述换热列管的每根列管之间的间距为4.5～7.5mm。
33、优选地，所述换热列管的每根列管之间的间距选用5mm。由于重整催化剂的颗粒直径为d为1.5mm，其规格为：φ1.5*1.5mm，热传递的间距以2～10倍d为合适，以3～5倍d为最优，故作为最优方案，本申请将换热列管的每根列管之间的间距设计为5mm。
34、根据本申请的又一个方面，提供了一种螺旋列管式甲醇重整制氢装置的运行方法，包括：
35、(1)燃烧室通入燃料甲醇、空气，打开点火塞，使甲醇燃烧形成热空气流，等待燃烧室升温；
36、(2)向重整室通入氢气对重整催化剂进行活化；
37、(3)燃料室继续通入燃烧甲醇；当重整室达到启动温度时，气化室通入甲醇水溶液，气化后得到气化甲醇；燃烧室同步通入并调节空气、电堆阳极尾气流量，通过换热室为重整室提供热量并使其腔内温度达到额定温度，且保持稳定运行；
38、(4)重整室内的重整催化剂在额定温度下与来自气化室的气化甲醇发生吸热反应，产生氢气。
39、可选地，所述步骤(1)具体包括：
40、(11)启动甲醇供料加压泵；从燃烧空气入口注入的空气，打开气泵调节其流量；
41、(12)将加热后的液态的燃烧甲醇通过甲醇溶液入口注入燃烧室，经过雾化网进行雾化；
42、(13)打开点火塞，开启电压自动控制调节，燃烧甲醇被点燃后与空气充分混合，形成热空气流；关闭点火塞电源，等待燃烧室升温，在燃烧室的腔内为气化室的甲醇水溶液提供热量，进入换热室后为重整室的重整催化剂提供热量。
43、可选地，所述步骤(2)具体包括：
44、(21)向重整室通入氢气，对重整催化剂进行活化，并控制氢气的流量；
45、(22)调整燃烧气泵开度，使燃烧空气入口的空气流量维持在额定范围，待活化处温度下降至设定的温度范围，打开电源开关，通过燃烧甲醇入口重新通入燃烧甲醇，使活化处温度上升到设定控制温度范围，后关闭。
46、可选地，所述步骤(3)具体包括：
47、(31)打开甲醇供料加压泵，从甲醇溶液入口注入燃烧甲醇；
【技术保护点】
1.一种螺旋列管式甲醇重整制氢装置，其特征在于，该装置包括：
2.根据权利要求1所述的螺旋列管式甲醇重整制氢装置，其特征在于，所述气化室包括：
3.根据权利要求1所述的螺旋列管式甲醇重整制氢装置，其特征在于，所述燃烧室包括：
4.根据权利要求1所述的螺旋列管式甲醇重整制氢装置，其特征在于，所述重整室包括：
5.根据权利要求1所述的螺旋列管式甲醇重整制氢装置，其特征在于，所述换热室包括：
6.一种基于权利要求1-5任一项所述的螺旋列管式甲醇重整制氢装置的运行方法，其特征在于，该方法包括：
7.根据权利要求6所述的运行方法，其特征在于，所述步骤(1)具体包括：
8.根据权利要求6所述的运行方法，其特征在于，所述步骤(2)具体包括：
9.根据权利要求6所述的运行方法，其特征在于，所述步骤(3)具体包括：
10.根据权利要求6所述的运行方法，其特征在于，所述步骤(4)包括：
【技术特征摘要】
1.一种螺旋列管式甲醇重整制氢装置，其特征在于，该装置包括：
2.根据权利要求1所述的螺旋列管式甲醇重整制氢装置，其特征在于，所述气化室包括：
3.根据权利要求1所述的螺旋列管式甲醇重整制氢装置，其特征在于，所述燃烧室包括：
4.根据权利要求1所述的螺旋列管式甲醇重整制氢装置，其特征在于，所述重整室包括：
5.根据权利要求1所述的螺旋列管式甲醇重整制氢装置，其特征在于，所述换热室包括：
【专利技术属性】
技术研发人员：孙公权，潘小燕，杨林林，
申请(专利权)人：中科嘉鸿佛山市新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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